第1節(jié) 交變電流的特點(diǎn)

第3章

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交變電流與遠(yuǎn)距離輸電第1節(jié)交變電流的特點(diǎn)核心素養(yǎng)點(diǎn)擊

物理觀念(1)認(rèn)識交變電流，知道生產(chǎn)生活中使用的多為正弦式交變電流。(2)知道交變電流周期、頻率的含義及二者之間的關(guān)系。(3)知道交變電流最大值和有效值的含義及二者之間的關(guān)系?？茖W(xué)思維經(jīng)歷根據(jù)電流的熱效應(yīng)推導(dǎo)交變電流有效值的過程，體會“等效”的科學(xué)方法?？茖W(xué)探究能觀察恒定電流和交變電流的圖像?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任了解我國家庭電路的頻率和電壓的有效值，知道家用電器的電壓與電流的額定值是有效值。一、直流電流和交變電流1．填一填(1)直流電流

不隨時間變化的電流稱為直流電流(如圖甲)。(2)交變電流

大小和

隨時間做

變化的電流稱為交變電流(如圖乙)。方向方向周期性2．判一判(1)手電筒中小燈泡發(fā)光時的電流是直流電流。

()(2)教室中的電燈發(fā)光時的電流是直流電流。

()(3)大小隨時間發(fā)生變化的電流一定是交變電流。

()√××3．選一選下列各選項(xiàng)的圖像中表示交變電流的是

(

)解析：B、C兩圖像中，雖然電流大小隨時間做周期性變化，但電流方向不變，故不是交變電流。A圖像中電流的方向沒有發(fā)生變化，不是交變電流。D圖像中，電流的大小、方向隨時間均做周期性變化，是交變電流，故選D。答案：D二、交變電流的周期和頻率1．填一填(1)周期和頻率時間次數(shù)0.02快慢Hz(2)正弦式交變電流

大小和方向隨時間按

規(guī)律變化的電流。2．判一判(1)周期越大，交變電流變化越快。

()(2)交變電流的頻率一定和周期成正比。

(

)(3)我國使用的交變電流的頻率是50Hz。

()正弦××√3．想一想實(shí)驗(yàn)室用的打點(diǎn)計(jì)時器，其打點(diǎn)周期為什么等于0.02s?提示：我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用電的頻率是50Hz，周期為0.02s，打點(diǎn)計(jì)時器的打點(diǎn)周期等于交變電流的周期，所以等于0.02s。三、交變電流的最大值和有效值1．填一填(1)最大值

交變電流在一個周期內(nèi)所能達(dá)到的

叫作交變電流的最大值，又稱峰值，以此可以表示交變電流的強(qiáng)弱或電壓的高低。交變電流的電流、電壓的峰值分別用Im和Um表示。(2)有效值

讓恒定電流和交變電流分別通過

相等的電阻，如果它們在相同的

內(nèi)產(chǎn)生的

相等，則該恒定電流的數(shù)值規(guī)定為這個交變電流的有效值。交變電流的電流、電壓的有效值分別用I、U表示。最大值阻值時間熱量×√√3．選一選(多選)有一交變電流如圖所示，由此圖像可知

(

)A．它的周期是0.8sB．它的最大值是4AC．它的有效值是2AD．它的頻率是0.8Hz答案：AB

探究(一)

交變電流的周期和頻率[問題驅(qū)動]如圖所示，該交變電流的周期和頻率各為多少？提示：0.02s

50Hz

[重難釋解]1．線圈轉(zhuǎn)動一周，交變電流恰好完成一次周期性變化。2．從線圈轉(zhuǎn)動的角度來說，周期就是線圈在磁場中轉(zhuǎn)動一周所用的時間；頻率就是線圈在磁場中一秒鐘內(nèi)轉(zhuǎn)動的圈數(shù)。3．線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動一周，電動勢、電流都按正(余)弦規(guī)律變化一次。關(guān)于正弦式交變電流的周期和頻率，下列說法中正確的是

(

)A．正弦式交變電流最大值連續(xù)出現(xiàn)兩次的時間間隔等于周期B．1s內(nèi)交變電流出現(xiàn)最大值的次數(shù)等于頻率C．交變電流方向變化的頻率為交變電流頻率的2倍D．50Hz的交變電流，其周期等于0.05s[答案]

C[素養(yǎng)訓(xùn)練]1．電流方向每秒改變100次的交變電流，它的周期和頻率分別是

(

)A．0.01s和100Hz

B．0.01s和50HzC．0.02s和50Hz D．0.02s和100Hz解析：一個周期內(nèi)電流方向改變兩次，所以f＝50Hz，則T＝0.02s，故C正確。答案：C

2．關(guān)于正弦式交變電流的周期和頻率，下列說法正確的是

(

)A．正弦式交變電流的周期均為0.02sB．50Hz的交變電流，其周期為0.05sC．頻率為50Hz的交變電流，1s內(nèi)方向變化100次D．頻率為50Hz的交變電流，1s內(nèi)方向變化50次解析：正弦式交變電流的周期不一定是0.02s，A錯誤；50Hz的正弦式交變電流，其周期為0.02s，選項(xiàng)B錯誤；頻率為50Hz的正弦式交變電流，1s內(nèi)方向變化100次，選項(xiàng)C正確，D錯誤。答案：C

探究(二)

對直流電和交流電的理解[問題驅(qū)動]如圖所示，把小燈泡分別接到干電池和手搖發(fā)電機(jī)的輸出端，閉合開關(guān)，搖動發(fā)電機(jī)的手柄，觀察小燈泡的發(fā)光情況。(1)小燈泡的發(fā)光情況相同嗎？(2)小燈泡的發(fā)光情況說明了什么？提示：(1)不相同。接在直流電路中的小燈泡亮度不變；轉(zhuǎn)動手搖發(fā)電機(jī)的手柄，小燈泡的亮度不斷變化。(2)說明了交變電流不同于恒定電流。

[重難釋解]1．直流電和交流電的方向特點(diǎn)(1)直流電是方向不隨時間變化的電流；交流電是大小和方向隨時間做周期性變化的電流，或大小不變、方向改變的電流。(2)區(qū)分直流電和交流電的關(guān)鍵是看電流的方向是否隨時間發(fā)生周期性變化。2．直流電和交流電的圖像區(qū)別(1)直流電分類及圖像：

①大小和方向都不隨時間改變的電流叫恒定電流，如圖甲所示。

②方向不隨時間改變而大小隨時間改變的電流叫脈沖直流電，如圖乙所示。(2)交流電的分類及圖像：①正弦交流電隨時間變化的圖像是一條正弦曲線，如圖所示。從圖中可以知道正弦交流電的最大值Im和周期T。②非正弦交流電的形式多種多樣，如圖是幾種常見的交變電流的圖像。

下列各選項(xiàng)所示的幾種電流隨時間變化的圖線中，不屬于交變電流的是

(

)[解析]

判斷電流是交流電還是直流電，就看方向是否隨時間做周期性變化。選項(xiàng)C中，盡管電流大小隨時間變化，但因其方向不變，所以是直流電。[答案]

C[素養(yǎng)訓(xùn)練]1．關(guān)于交變電流，下列說法正確的是

(

)A．變化的電流，一定不是直流電B．大小不變的電流，一定是恒定電流C．方向變化的電流是交變電流D．方向變化的電流不一定是交變電流解析：大小變化，方向不變的電流是直流電，故選項(xiàng)A錯誤；大小不變的電流，如果方向變化，就不是恒定電流，故選項(xiàng)B錯誤；交變電流是指方向和大小隨時間周期性變化的電流，故選項(xiàng)C錯誤，D正確。答案：D2．(多選)如圖所示的四種隨時間變化的電流圖像，其中屬于交變電流的是

(

)解析：電流的大小和方向都隨時間做周期性變化的電流是交變電流，A、B圖所示的電流雖然大小做周期性變化，但電流的方向不變，所以不是交變電流，故選項(xiàng)C、D正確，A、B錯誤。答案：CD

探究(三)交變電流有效值的理解和計(jì)算[問題驅(qū)動]如圖甲、乙所示，相同水壺盛了相同質(zhì)量的水，水的初始溫度相同，用相同的電爐同時加熱相同的時間，同時將水燒開。兩種電源產(chǎn)生的效果相同嗎？提示：相同。[重難釋解]1．有效值的理解(1)交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)定義的。(2)等效是指恒定電流和交變電流，在相同的時間內(nèi)，分別通過阻值相等的電阻產(chǎn)生的熱量相同。(3)通常所說的交變電流的電壓、電流，用電表測量的交變電流的電壓、電流，以及用電器的額定電壓、額定電流，還有保險絲的熔斷電流，都是指其有效值。3．幾種常見電流有效值續(xù)表[解題指導(dǎo)][答案]

B答案：D

2．

(多選)如圖所示是一個正弦式交變電流的i-t圖像，對于該正弦式交變電流，下列說法正確的是

(

)A．周期是0.2s，電流的峰值是10AB．周期是0.15s，電流的峰值是10AC．頻率是5Hz，電流的有效值是7.07AD．頻率是0.2Hz，電流的有效值是5A答案：AC

3．匝數(shù)為100的線圈通過如圖所示的交變電流(圖中曲線為余弦曲線

的一部分)，單匝線圈電阻r＝0.02Ω，則在0～10s內(nèi)線圈產(chǎn)生的

焦耳熱為

(

)A．80J B．85JC．90J D．125J答案：B

一、培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維1．有A、B、C三條導(dǎo)線，它們與大地之間的電壓隨時間變化的規(guī)律如圖所示。這三個電壓中，它們的峰值有什么關(guān)系？它們的周期有什么關(guān)系？

提示：根據(jù)u-t圖像可知，A、B的峰值相等，C的峰值最大，A、B、C的周期相等。

答案：AD